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lunes, 26 de septiembre de 2011

BMC (Bulk Moulding Compound)

BMC (Bulk Molding Compound: moldeo por compuesto a granel) es una combinación de hilos de vidrio cortadas y resina (por ejemplo: resina epoxi, resina de éster de vinilo, resina fenólica, resina poliéster, etc.) en forma de una masa de pre-preg. El BMC es adecuado para la compresión o moldeo por inyección. Moldeo por inyección de BMC se utiliza para producir componentes complejos, tales como equipos eléctricos, componentes de automóvil, carcasas de aparatos eléctricos y herramientas, en grandes volúmenes industriales. Para la producción de ciertas partes complejas el uso de Bulk Moulding Compound es una variante de la tecnología SMC.
A diferencia de SMC, no es necesario incluir una etapa de curado. En consecuencia, formulaciones pre-preg para BMC contienen un mayor contenido de relleno.
Los filamentos de fibra de vidrio cortadas varían en longitud, dependiendo del nivel de desempeño requerido (por lo general entre 1/8" y 1/2"). El contenido de refuerzo generalmente oscila entre 15 y 20 por ciento, sin embargo, puede llegar al 25 o incluso al 30 por ciento para las más altas prestaciones. El BMC utiliza un contenido inferior de refuerzo que el SMC, lo que permite una mayor carga de relleno con la consecuente reducción de costos.
El BMC se hace mezclando todos los ingredientes en un mezclador intensivo.
Mezclado del compuesto
Dependiendo de la aplicación y uso final, los compuestos se formulan para lograr un estricto control dimensional, resistencia al fuego, alta resistencia dieléctrica, resistencia a las manchas y la corrosión y estabilidad de color. Sus excelentes características de fluidez hacen al BMC muy adecuado para una amplia variedad de aplicaciones que requieren precisión en los detalles y dimensiones. El material puede ser coloreado en una amplia variedad de colores.
Compuesto BMC

Una formulación típica de BMC puede ser la siguiente:
Materia prima
Partes en peso
PU-resina
60
Aditivo de bajo perfil
40
Peróxido
1.5
Rellenos
200
Agente de liberación
Pasta de óxido de magnesio (35% MgO)
2
Fibras de vidrio
15% en el total de la formulación

La operación de mezcla se puede hacer de varias maneras. La premezcla utiliza tres métodos para combinar con pasta de vidrio: un mezclador de tornillo continuo, un mezclador de hoja sigma o un mezclador de hoja tipo pala. El proceso seleccionado depende de las propiedades específicas del producto, la forma del producto y el volumen. Existen mezcladoras que combinan dos operaciones de mezclado como paletas sigma y tornillo sinfín.
Mezclador intensivo doble sigma y tornillo sinfín
El compuesto obtenido del mezclador intensivo puede ser procesado por medio de moldeo por inyección o moldeo por compresión.
En el moldeo por compresión, el compuesto se suministra a la prensa en forma de una pelota, ladrillo o leño extruido y se deja caer en el fondo de un molde, el material es compactado y asume la forma del molde.  
Los moldeos por inyección son totalmente automáticos en tiempos de ciclo muy cortos. Instalaciones modernas, producen varios miles de estos productos al día. Un producto típico a base de BMC es un reflector del faro de un automóvil.

Piezas obtenidas por BMC:
El BMC es utilizado para la fabricación de aislantes eléctricos, reflectores de faros para automóviles, carcazas de interruptores eléctricos, conectores de motores eléctricos, partes de trasformadores eléctricos, moldes, etc.
Aislantes eléctricos con inserto metálico

Carcaza de interruptor eléctrico
Reflectores de faros



Fuentes:
www.premix.com
www.bulkmolding.com
www.dswmould.com
www.allproducts.com
www.frprawmaterial.com
www.dsm.com
www.owenscorning.com
en.wikipedia.org

miércoles, 13 de julio de 2011

Nanocomposites poliméricos

Los materiales compuestos tradicionales presentan algunas limitaciones como por ejemplo, baja ductilidad. En la actualidad, se están desarrollando nanocomposites que permiten superar las limitaciones de los materiales compuestos tradicionales. Los nanocomposites son materiales compuestos en los que al menos una dimensión de las partículas dispersadas en la matriz polimérica tiene dimensiones del orden del nanómetro (10-9m). Las dimensiones tan pequeñas de las partículas conducen a una elevada superficie interfacial.
Este tema se centrará en los nanocomposites de matriz polimérica y partículas inorgánicas. Dentro de este grupo existen varios tipos de nanocomposites, dependiendo de cuantas dimensiones de las partículas se encuentran en el rango nanométrico:
a) Si las tres dimensiones son del orden del nanométro, se tienen nanopartículas.
b) Dos dimensiones en la escala nanométrica y la tercera mayor: nanotubos.
c) Una sola dimensión en el rango nanométrico: nanoláminas.

Nanopartículas
Las nanopartículas más utilizadas son los silicatos laminares también denominados arcillas. Su estructura consiste en dos capas formadas por tetraedros de óxido de aluminio y una capa de octaedros de óxido de silicio. Estas capas forman apilamientos, con un espaciado regular entre ellas denominado galería. El silicato más utilizado es la montmorillonita. Algunos átomos de aluminio (Al+3) son sustituidos por Mg+2, por lo que estas arcillas tienen una carga negativa superficial denominada capacidad de intercambio catiónico que se expresa en meq/100g (miliequivalentes/100gramos). Para conseguir la neutralidad eléctrica, las galerías contienen cationes Na+ y K+.
Estas arcillas no se dispersan fácilmente en la mayoría de los polímeros porque tienen tendencia a aglomerarse. Por ello, se utilizan agentes de acoplamiento, que son moléculas con un grupo hidrofílico (con afinidad por el agua) y un grupo hidrofóbico (con afinidad por el polímero).

Existen diferentes tipos de agentes de acoplamiento y los más utilizados son las sales de alquilamonio (CH3-(CH2)n-NH3+).
Estas moléculas se intercambian por los iones Na+ o K+ y se obtienen órganosilicatos.
Estos órganosilicatos dan lugar a dos efectos:
- aumentan la compatibilidad entre polímero y arcilla ya que aumentan la hidrofobicidad del silicato
- aumenta la separación entre láminas ambos efectos aumentan la compatibilidad con el polímero orgánico, facilitando la penetración del polímero
Estructura de los nanocomposites
Se pueden obtener tres tipos de estructuras de composites:
1) Microcomposite
El polímero no entra en la galería y se obtiene un composite de fases separadas también llamado microcomposite o composite tradicional.
2) Nanocomposite intercalado
Las cadenas poliméricas se insertan en las galerías entre las láminas de silicatos, dando lugar a una morfología multicapa muy ordenada en la que se alternan láminas poliméricas e inorgánicas.
c) Nanocomposite exfoliado
Las láminas de silicatos de 1 nm (nanómetro) de espesor se encuentran uniformemente dispersas en la matriz polimérica. El gran aumento del área superficial polímero-arcilla, facilita la transferencia de carga de la matriz al nanorefuerzo, mejorando las propiedades mecánicas.

Técnicas de preparación de nanocomposites
1) Polimerización in-situ
Fue el primer método empleado y en la actualidad es el proceso más utilizado.
En esta técnica el silicato se incorpora a una solución de monómero y se inicia la polimerización.
2) En solución
El silicato órganomodificado se suspende en un disolvente orgánico polar y se le añade el polímero disuelto. Una vez que se consigue que las cadenas de polímero se intercalen entre las capas de silicatos. En una última etapa, se elimina el disolvente por evaporación bajo vacío, obteniéndose el nanocomposite.
La desventaja de esta técnica es que es difícil de aplicar a nivel industrial, debido al problema de usar grandes cantidades de disolvente.
3) Intercalación en fundido
Consiste en fundir el polímero y mezclarlo con el silicato modificado.
Las ventajas de esta técnica son que no requiere disolventes y que los materiales se pueden procesar por técnicas sencillas como inyección o extrusión.
Propiedades de los nanocomposites
a) Propiedades mecánicas
Los nanocomposites producen un significativo incremento de las propiedades mecánicas con una pequeña proporción de refuerzo. Sus buenas propiedades mecánicas y estabilidad dimensional permiten su utilización en la construcción.
Además, su densidad es menor que la de los composites convencionales y por lo tanto son menos dañinos con el medioambiente.
b) Propiedades barrera
La incorporación de nanoláminas disminuye la permeabilidad de los materiales porque restringe la movilidad de las cadenas poliméricas. Además, la disposición en zig-zag de las láminas de arcilla, suponen un camino tortuoso, lo que se refleja en un considerable incremento de las propiedades barrera. Esta disminución de la permeabilidad permite la utilización de los nanocomposites poliméricos en envasado y embalaje.
c) Propiedades térmicas
- Estabilidad térmica: el nanocomposite tiene mayor estabilidad térmica que los microcomposites debido a que las cadenas de polímero están confinadas entre las láminas.
-Temperatura de reblandecimiento bajo carga: Los nanocomposites permiten conseguir aumentos de hasta 100ºC en la temperatura de deformación bajo carga, ampliando así las posibilidades de aplicación de los composites a mayores temperaturas ambientales (ejemplo: capó de automóviles).
- Inflamabilidad: los nanocomposites dan lugar a la formación de una capa carbonácea que mejora el comportamiento frente al fuego.
d) Propiedades ópticas
Se consiguen materiales reforzados transparentes ya que las partículas son tan pequeñas que no pueden dispersar la luz.

Limitaciones:
- Necesidad de un control riguroso de la fabricación ya que las propiedades del material dependen del método empleado
- Elevados precios de las matrices y fibras
- Reducción de la ductilidad de los materiales



Fuente:
http://ocw.ehu.es/